層状複水酸化物のサイズ効果による新規環境浄化素材の創製

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560755
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 山崎 淳司 Waseda University, 理工学術院, 教授 (70200649)
• Keywords: 素材資源 / 地層汚染修復 / ハイドロタルサイト / 層状複水酸化物 / シモンコライト / 陰イオン交換 / イオン吸着固定 / ナノサイズ

Research Abstract

本年度は、Fe(II)/Fe(III)水酸化物中のFeイオンの一部を2価イオンのCa,Mgに置換することにより、基本結晶構造中の電荷密度分布と結晶子サイズを制御した層状複水酸化物を調製し、層間陰イオンの交換吸着(主な対象は、六価クロム、セレン、ヒ素、ホウ素、フッ素)および還元分解条件(主な対象は、亜硝酸、硝酸)の探索を行った。ここで、試料の物性に大きな影響を与える因子として、M2+/M3+比、反応速度、pH,熟成条件(温度、時間)などを検討した。本年度に得られた成果は以下のとおりである。
(1)Ca-Fe系について、窒素還流した純水を用いてCa-Fe系層状複水酸化物を合成し、物性評価を行い、構造式を導いた。pH安定性試験より、Ca-Fe系層状複水酸化物は、pH=12以上で構造が安定だと分かった。またイオン交換試験より、ホウ素及びフッ素に関して、それぞれ以下の吸着能力があることを明らかにした。また、ヒ素、セレンに関してはEDS測定の結果より、それぞれ吸着能力があることが推測された。
(2)Mg-Fe系について、Mg/Fe比の異なる塩素型、硫酸型、硝酸型の各種Mg-Fe系層状複水酸化物の合成に成功した。合成されたすべてのサンプルについて、約700℃の加熱処理でスピネル構造へ相転移すること(比較的低温でスピネル合成が可能であること)を明らかにした。さらにこの物質は、pH=12高いpH領域で安定であり、低いpH領域で溶解することが分かった。
いづれの系の物質についても、亜硝酸・硝酸の定性的な還元活性とその結晶サイズによる変化が認められた。